Durante anos, os cientistas acreditaram que os humanos e alguns vertebrados podiam distinguir entre períodos curtos e longos através da capacidade básica de ler os pontos e traços do código Morse. Mas investigadores da Universidade Queen Mary de Londres inverteram essa suposição e descobriram que os zangões de cauda amarela podem fazer algo anteriormente impossível para os insectos: detectar flashes de luz de diferentes comprimentos e usar essa informação para encontrar comida. Com cérebros do tamanho de uma semente de papoula, essas pequenas criaturas conseguem distinguir entre um flash rápido e um pulso longo para encontrar uma guloseima saborosa. A descoberta desafia tudo o que pensávamos saber sobre a inteligência dos insectos e sugere que o processamento temporal complexo pode ser mais comum na natureza do que se pensava anteriormente. É um lembrete de que a natureza muitas vezes nos surpreende quando vamos mais fundo.
O grande segredo do pequeno cérebro: como os zangões aprendem o tempo e a discriminação
O tempo é tudo no mundo natural. Quando um beija-flor visita uma flor, ele deve saber quando o néctar retornará. A duração do choro faz sentido quando um grilo chama um parceiro em potencial. Quando um animal foge de um predador, uma fração de segundo pode significar a diferença entre a vida e a morte. Mas a forma como os insectos conseguem gerir estes curtos períodos de tempo continua a ser um dos grandes mistérios da biologia. A maioria dos pesquisadores presumiu que seus cérebros não estavam preparados para tal precisão.A equipe de pesquisa, liderada pelo candidato ao doutorado Alexander Davidson e pela professora sênior da Queen Mary University, Dra. Elisabetha Versace, decidiu testar se os zangões poderiam realizar tarefas temporárias. Eles escolheram o zangão de cauda amarela, Bombus terrestris, encontrado em toda a Europa e introduzido em outras partes do mundo. O que aconteceu a seguir surpreendeu todos os envolvidos na operação. As abelhas falharam. Eles não lutaram. Os cientistas aprenderam o que pensavam ser impossível.
Compreender o teste de discriminação de duração e os testes de flash de luz
A configuração do teste foi lindamente simples. Os zangões foram alojados em uma caixa de nidificação de madeira especialmente projetada, a uma temperatura estável durante um ciclo normal de dia e noite. A partir desta cabana você pode encontrar túneis de acrílico que levam à área de observação e sala de testes. Na sala experimental havia três salas pequenas, cada uma voltada para uma tela que mostrava círculos amarelos brilhantes sobre um fundo escuro.Os pesquisadores controlaram com precisão quando esses círculos ligavam e desligavam. Num conjunto de experiências, testaram se as abelhas conseguiam distinguir entre um flash de 5 segundos e um flash de 1 segundo. Eles tentaram em mais 2,5 segundos, em comparação com 0,5 segundos. Cada duração foi combinada com uma solução de açúcar doce e benéfica ou uma solução de quinina com sabor amargo e desagradável. As abelhas aprenderam rapidamente a associar uma duração à doçura e outra à evitação.É aqui que fica incrível: os pesquisadores descobriram que o brilho não é um fator determinístico. Eles planejaram alguns experimentos nos quais um flash curto repetido muitas vezes produzia o mesmo brilho total que um único flash longo. Mesmo quando esse truque potencial foi introduzido, os zangões continuaram a escolher com precisão com base na duração de cada flash. Eles não dependiam de luz cumulativa; Eles estavam administrando seu tempo com inteligência real.
Por que os cientistas esperam que os insetos falhem nesta função cognitiva?
Antes desta pesquisa, o consenso científico era claro: esta tarefa deveria ser impossível para os insetos. Acreditava-se que a discriminação do tempo na escala de segundos e subsegundos exigia um cérebro altamente complexo. Obviamente, as pessoas podem fazer isso. Vertebrados como macacos e pombos demonstraram essa capacidade em estudos anteriores. Mas insetos? Todo o seu sistema nervoso tem cerca de um milhão de neurônios, em comparação com os 86 bilhões do cérebro humano.Os cientistas entendem que a capacidade de processar informações temporais é crítica para os animais se alimentarem, acasalarem e evitarem predadores. Mas eles acreditavam que os animais regulavam o tempo através de ritmos circadianos, relógios biológicos que regulam os ciclos diurnos e noturnos e as condições sazonais. Eles trabalham em uma escala de horas e dias. Como esses métodos podem controlar a precisão da distinção entre um flash de meio segundo e um flash de dois segundos e meio?Havia também a questão da relevância evolutiva. Os zangões não encontram luzes piscando na natureza. Eles não têm nenhuma razão natural para desenvolver essa habilidade. Ao contrário de algumas habilidades de sobrevivência, esta parece ser puramente cognitiva. Se os zangões conseguem fazer isso de qualquer maneira, o que isso diz sobre como classificamos a inteligência no reino animal?
O método de treinamento: recompensas de açúcar e taxas de sucesso comportamental
O protocolo de treinamento seguiu o método clássico de condicionamento. Uma única abelha de cada colônia foi testada por dia, o que mantém a consistência da pesquisa. Inicialmente, as abelhas foram recompensadas por escolherem a duração correta; A sua escolha é reforçada com solução de sacarose. A equipe fez as abelhas passarem por essa fase de aprendizado até atingirem um determinado limite: 15 escolhas corretas em 20 tentativas consecutivas.Só então veio o verdadeiro teste. O prêmio acabou. A solução açucarada acabou e resta uma pílula amarga. As abelhas continuam a discriminar entre durações sem incentivos? A resposta foi sim. As abelhas treinadas para detectar flashes longos ainda escolheram o flash mais longo mais do que seria esperado por acaso. As abelhas treinadas com flashes curtos ainda preferiam os flashes curtos. Eles não apenas memorizaram o caminho para o açúcar, mas também compreenderam as regras básicas e aprenderam algo certo.Os pesquisadores testaram 41 abelhas em 10 colônias diferentes. Eles usaram um design totalmente contrabalançado, o que significa que treinaram algumas abelhas para esperar por um estímulo duradouro e outras para esperar por um estímulo de curta duração. Este método cuidadoso simplesmente observa as abelhas respondendo ao tipo de estímulo escolhido.
O que isso mostra sobre a inteligência e a eficiência nervosa dos insetos?
As implicações deste trabalho vão muito além dos zangões. Se o cérebro de um minúsculo inseto consegue resistir à discriminação temporal neste nível, isso sugere que a dinâmica neural está muito além da nossa imaginação. Isto representa a primeira vez que a discriminação visual foi demonstrada num inseto, um estudo inovador publicado na Biology Letters.A verdadeira revolução no pensamento se resume à eficiência. Os zangões não apenas fazem isso, mas também podem fazê-lo com um sistema nervoso surpreendentemente pequeno. Sem as enormes redes interconectadas de cérebros de vertebrados, como as abelhas resolveriam problemas temporais? Que atalhos sua arquitetura neural utiliza? Existe algo fundamentalmente diferente na forma como cérebros minúsculos processam informações que os tornam mais eficientes do que esperamos?Os engenheiros que desejam criar sistemas eficientes de inteligência artificial podem aprender com a maneira como os cérebros dos insetos, com poucos neurônios, lidam com informações complexas. Bumblebee mostra que eles não precisam de bilhões de neurônios para resolver problemas complexos. Às vezes a beleza vem da simplicidade.
